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基于正弦图的正电子发射成像呼吸运动弹性配准校正

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生物医学工程学杂志 2014年第5期31卷 1005-1010页

作者：封硕崔锐贺建峰马磊昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明650500

在患者胸部正电子发射成像(PET)过程中,呼吸运动会造成成像质量下降。本文使用三层网格B-样条弹性配准的方法修正重组和降噪后的正弦图来进行呼吸运动校正。使用GATE仿真NCAT呼吸运动体模数据进行实验,结果显示图像质量得到了很大地提高... 详细信息

在患者胸部正电子发射成像(PET)过程中,呼吸运动会造成成像质量下降。本文使用三层网格B-样条弹性配准的方法修正重组和降噪后的正弦图来进行呼吸运动校正。使用GATE仿真NCAT呼吸运动体模数据进行实验,结果显示图像质量得到了很大地提高,运动伪影和结构信息得到了修复,表明本文的方法是有效的。

关键词：运动校正弹性配准正电子发射成像正弦图

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正电子发射成像回旋加速器屏蔽材料防护性能

强激光与粒子束 2013年第11期25卷 2981-2985页

作者：庞健何小中荆晓兵马超凡中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

计算了11MeV正电子发射成像回旋加速器18 O(p,n)18 F反应的双微分截面数据,并采用蒙特卡罗模拟计算方法,分析了单一材料及复合结构对特定辐射源的防护性能。采用单一材料,质量分数为73.8%的重混凝土的防护效果最佳,经过90cm厚屏蔽层的衰... 详细信息

计算了11MeV正电子发射成像回旋加速器18 O(p,n)18 F反应的双微分截面数据,并采用蒙特卡罗模拟计算方法,分析了单一材料及复合结构对特定辐射源的防护性能。采用单一材料,质量分数为73.8%的重混凝土的防护效果最佳,经过90cm厚屏蔽层的衰减,距离辐射源正前方1m处的总剂量降低约5个量级;复合结构采用多层结构,材料选用铁及硼酸溶液,同样厚度即可达到与重混凝土相同的防护效果,密度可降低至少20%。

关键词：正电子发射成像回旋加速器瞬发辐射双微分截面屏蔽材料

高效18F标记氟代硫代单磷酸酯及其正电子发射成像应用

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高效18F标记氟代硫代单磷酸酯及其正电子发射成像应用

作者：杨鸿章厦门大学

学位级别：硕士

磷酸化合物及其衍生物不仅是生物体内的基本反应物,同时也是生物组织的重要组成部分,在能量代谢、代谢调节和信号传导等过程中起着重要作用。利用放射性同位素标记磷酸化合物及其衍生物为追踪其功能和代谢提供了一种技术手段。传统磷酸... 详细信息

磷酸化合物及其衍生物不仅是生物体内的基本反应物,同时也是生物组织的重要组成部分,在能量代谢、代谢调节和信号传导等过程中起着重要作用。利用放射性同位素标记磷酸化合物及其衍生物为追踪其功能和代谢提供了一种技术手段。传统磷酸化合物标记主要通过[32P]ATP提供[32P]PO43-,多用于磷酸化合物和磷酸化蛋白的体外跟踪检测。但32P的衰变类型为β-衰变(100%),无法用于体内的实时成像。此外,磷酸酯酶在体内广泛存在,导致磷酸化合物在生物体中容易去磷酸化给磷酸化合物的体内示踪研究带来极大的挑战。因此,开发可用于活体成像的稳定的放射性标记磷酸类似物有重大意义。我们采用生物电子等排体策略,在引入了正电子发射核素18F的同时保持了磷酸基团的空间结构和电荷分布,并进一步通过硫取代氧的方法增强基团的酶解稳定性,设计出了氟代二硫代单磷酸酯化合物(FTP)。通过氟离子亲核取代引发的二硫代磷杂环戊烷的硫杂烷消除反应实现了 18F标记的氟代二硫代单磷酸酯的超快制备。室温下仅用约0.2 μmol的标记前体,在30 sec内即可达到接近100%的放射化学产率和超过35 GBq/μmol的高摩尔比活度。通过分子静电势分析、分子对接、酶识别、细胞增殖实验等一系列手段,我们验证了 FTP与天然单磷酸酯化合物有高度相似的生理功能,并制备了 18F标记的O-磷酸-L-酪氨酸类似物和18F标记的磷酸腺苷类似物等,分别探索了它们黑素瘤和乳腺癌中的代谢和肿瘤富集。此外,基于温和、快速、高效的18F标记的氟代二硫代单磷酸酯制备方法,我们设计了一类18F标记的FTP作为新型合成子,通过一锅两步法实现了多肽、蛋白等生物分子在温和条件下快速标记,极大提高了几种具有重要临床意义的多肽示踪剂的放射化学产率。综上,本文提出了一种18F标记磷酸类似物的有效方法,首次实现了单纯磷酸化合物的活体示踪,为进一步理解磷酸化合物及其衍生物在生命体中的行为和相关药物研发提供了一种工具。其次,利用18F标记的氟代二硫代单磷酸酯作为放射性合成子,可通过一锅两步法实现生物分子的快速温和标记,为生物分子的温和18F标记提供了一种新的方法。

关键词：磷酸类似物 18F标记方法正电子发射显像剂正电子发射成像

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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基于非广延熵先验的PET图像重建

生物医学工程学杂志 2013年第3期30卷 455-459页

作者：高园园路利军马建华边兆英吕庆文曹蕾高绍英南方医科大学生物医学工程学院广州510515 深圳市职业病防治院深圳518001

最大化后验(MAP)方法已经被广泛应用于解决图像重建的病态问题。先验项的选择一直是研究的热点,但是传统先验形式往往会导致重建图像模糊或者产生阶梯状伪影。本文针对传统先验形式存在的不足,提出了一种基于非广延熵先验的正电子发射成... 详细信息

最大化后验(MAP)方法已经被广泛应用于解决图像重建的病态问题。先验项的选择一直是研究的热点,但是传统先验形式往往会导致重建图像模糊或者产生阶梯状伪影。本文针对传统先验形式存在的不足,提出了一种基于非广延熵先验的正电子发射成像(PET)迭代重建方法。该方法主要利用最小化非广延熵先验来消除先验信息和估计图像之间的不确定性。我们将此算法在体模图像上进行了测试,并与基于传统先验的MAP方法比较。实验表明,本文算法能更好抑制噪声,获得较好的重建图像质量。

关键词：正电子发射成像非广延熵先验最大化后验图像重建

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基于广义Gibbs先验的优质PET成像

电子学报 2010年第4期38卷 899-903页

作者：黄静马建华路利军毕一鸣陈武凡南方医科大学生物医学工程学院医学信息研究所广东广州510515

最大后验方法(Maximum A Posteriori,MAP)已经广泛应用于解决图像重建中的病态问题,正电子发射成像(Positron Emission Tomography,PET)便是其中之一.本文基于MAP方法,针对PET成像提出一新的基于图像相似结构信息的广义Gibbs先验形式,... 详细信息

最大后验方法(Maximum A Posteriori,MAP)已经广泛应用于解决图像重建中的病态问题,正电子发射成像(Positron Emission Tomography,PET)便是其中之一.本文基于MAP方法,针对PET成像提出一新的基于图像相似结构信息的广义Gibbs先验形式,新先验能在有效地抑制噪声的同时,鲁棒地保持锐利的边缘信息.但由于新先验的引入,使得重建模型的求解趋于复杂.为解决模型解的收敛性问题,我们提出两步式的局部线化优化迭代重建策略,并结合抛物线替代坐标上升(Paraboloidal Surrogate Coordinate Ascent,PSCA)算法进行求解.新算法分别对PET模拟数据和真实数据进行重建实验,结果表明本文提出的基于广义Gibbs先验的PET成像可以获得优质的重建图像.

关键词：正电子发射成像最大后验重建传统Gibbs先验广义Gibbs先验

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基于全变分α散度最小化的PET优质重建

电子学报 2012年第6期40卷 1263-1268页

作者：田玲玲黄静马建华路利军边兆英张华高杨喻高航陈武凡南方医科大学生物医学工程学院医学信息研究所广东广州510515 赣南师范学院数学与计算机科学学院江西赣州341000

为了获得优质的PET成像,本文提出一种基于全变分阿尔法散度最小化的PET重建新方法.新方法通过引入阿尔法散度度量投影数据和估计值之间的偏差;通过增加全变分正则化修正阿尔法散度最小化解的一致性.针对新构建的PET重建目标函数的求解,... 详细信息

为了获得优质的PET成像,本文提出一种基于全变分阿尔法散度最小化的PET重建新方法.新方法通过引入阿尔法散度度量投影数据和估计值之间的偏差;通过增加全变分正则化修正阿尔法散度最小化解的一致性.针对新构建的PET重建目标函数的求解,本文提出一种基于次梯度理论的交替式迭代策略,期间运用自适应非单调线性搜索来保证算法的收敛性.仿真和临床PET数据实验表明,本文方法在噪声抑制和边缘保持方面均优于传统的PET重建方法.

关键词：正电子发射成像阿尔法散度全变分自适应非单调线性搜索

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基于GATE仿真的分光法探测器优化设计

清华大学学报（自然科学版） 2016年第2期56卷 200-205页

作者：石涵 PENG Qiyu 许剑锋都东清华大学机械工程系劳伦斯伯克利国家实验室美国伯克利94720 华中科技大学机械工程学院

基于分光法的晶体阵列解码技术是正电子发射成像系统最为高效的探测器设计方案之一,但目前基于分光法的晶体阵列解码设计依赖于经验和实验迭代,晶体解码和分光层设计缺少有效的仿真方法。该文采用了GATE仿真软件,对分光法的探测器进行... 详细信息

基于分光法的晶体阵列解码技术是正电子发射成像系统最为高效的探测器设计方案之一,但目前基于分光法的晶体阵列解码设计依赖于经验和实验迭代,晶体解码和分光层设计缺少有效的仿真方法。该文采用了GATE仿真软件,对分光法的探测器进行建模仿真,提出了逐列逼近的优化算法对分光层反光片进行长度优化设计,且对优化仿真中主要参数进行了分析,并组装4mm×4mm×25mm、12×12阵列实验模块对所提方法进行验证。实验结果表明:该基于GATE仿真的优化设计方法能有效实现分光法探测器晶体阵列解码的仿真以及解码斑点均匀分布的反光片长度优化设计。

关键词：正电子发射成像 GATE 探测器设计

一种新的基于纠正正弦图探测值的PET图像Bayesian重建算法

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南方医科大学学报 2007年第3期27卷 325-328页

作者：陈阳王庆奇黄智勇陈武凡南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 中国人民解放军第113医院浙江宁波315040

目的提出一种新的耦合反馈(CF)修改观测值的迭代模型以进一步改进正电子发射成像(PET)的Bayesian重建。方法在PET重建的迭代过程中,此种负反馈迭代算法利用最近的一次重建图像来更新有噪声的探测到的发射正弦图数据。对此重建图像的相... 详细信息

目的提出一种新的耦合反馈(CF)修改观测值的迭代模型以进一步改进正电子发射成像(PET)的Bayesian重建。方法在PET重建的迭代过程中,此种负反馈迭代算法利用最近的一次重建图像来更新有噪声的探测到的发射正弦图数据。对此重建图像的相关操作包括线性滤波、维纳滤波和对重建图像的投影。研究中使用的正弦图数据来自模拟体模数据。结果实验及对于重建图像的视觉和量化比较表明,所提出的新的重建算法要优于传统的Bayesian重建,能够进一步提高PET图像的质量。结论文中提出的修改观测值的CF迭代模型能够在一定程度上改善原始测量数据,能够应用于PET图像重建或其他原始数据噪声较大的重建问题。

关键词： Bayesian重建 CF迭代算法正电子发射成像最大似然期望最大算法正弦图

采用MRF二次混合多阶先验的PET图像的贝叶斯重建

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中国生物医学工程学报 2007年第1期26卷 83-88,93页

作者：陈阳陈武凡冯衍秋冯前进马建华南方医科大学生物医学工程学院医学信息研究所广州510515

在正电子发射成像(PET)中,很多方法被用来抑制重建图像中的噪声效果,其中。在所有方法中,贝叶斯重建或者最大化后验估计的方法被证明具有在重建图像质量方面相对于其他方法的优越性。基于贝叶斯重建,本研究提出了一种应用于贝叶斯重建... 详细信息

在正电子发射成像(PET)中,很多方法被用来抑制重建图像中的噪声效果,其中。在所有方法中,贝叶斯重建或者最大化后验估计的方法被证明具有在重建图像质量方面相对于其他方法的优越性。基于贝叶斯重建,本研究提出了一种应用于贝叶斯重建中新的综合了二次一阶先验和二次二阶先验的马尔可夫随机场混合多阶先验。基于不同阶数的二次平滑先验的自身的不同性质,该新先验的设计的目的是实现自适应的发挥这些算子的作用。该混合先验能够保持其先验能量函数凸性,从而保证整体目标贝叶斯后验能量函数的凹性。模拟实验和实验结果的比较证明了对于PET重建,该先验在抑制背景噪声和保持边缘方面均具有很好的表现。

关键词：贝叶斯重建正电子发射成像二次混合多阶先验马尔可夫随机场最大似然-期望最大法